矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨

发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:443

作者：太原理工大学信息工程学院方明煌来源：《电子技术应用》

矿用提升机安全监控系统可靠性的探讨

摘要：应用现代可靠性理论，从设计、工艺、技术等方面对矿用提升机监控系统进行了可行性探讨，提出了增强系统可靠性的一些措施。

关键词：可靠性容错技术冗余技术

目前，我国一些大中煤矿所使用的矿用提升机和绞车，都配备了各种安全监控系统，虽然起步较晚，但经过多年的努力，整体技术和工艺水平已经有了很大的提高，而且日趋成熟。这些监控系统的功能主要包括：

１　自动减速功能；

２　超速保护功能；

３　提升容器的行程和速度显示；

４　减速段限速保护及2m／s保护功能；

５　深度指示器失效保护；

６　卡箕斗保护；

７　过卷保护功能；

８　自检功能；

９　提升勾计数；

１０　提升信号显示，并记忆上次提升信号；

１１　提升方向显示及闭锁；

１２　安全回路等主要故障点监测显示、记忆和报警等。

这些系统的结构主要由ｓｄｔ总线工业控制计算机、系统安全控制、系统监测三部分组成。由于监控系统中集中了大量不同规格、不同耐压和不同功率的电子元器件，为确保整个监控系统（以下简称系统）工作的可靠性，必须提出相应的要求和采取必要的可靠性措施。

１提高系统设计的可靠性

提高系统设计的可靠性通常是采用可靠度高的元器件进行完善设计，万一系统出现故障，可用诊断的方法确定故障位置并迅速排除，这时，一般要求中断系统能正常工作。

在完善设计的思想指导下，为保证系统的高可靠性，要求在设计和生产的全过程对元器件进行严格的筛选。考虑元器件参数时要留有充分的余地，对工艺过程严格把关，对成品和半成品进行严格的例行实验。可以说，完善设计是一种已被广泛接受的常规设计思想。

然而，若只限于用常规设计实现系统的可靠性，那么到一定程度时不但造价会迅速上升，而且大幅提高可靠性的效果也不会显著。应运而生的另一种设计思想就是容错技术。它的指导思想是：首先承认故障的存在是客观事实，然后通过外加硬件或软件来消除、抑制其影响，达到使系统工作稳定、可靠的目的。在实际的系统可靠性设计中，上述两种思想要结合起来，实现系统在使用***能适中、成本适中和足够可靠。

２提高系统可靠性的工艺措施

２．１主机的选用

采用质量稳定、可靠性已被普遍承认的sdt总线工业计算机作为系统的主机。

２．２可靠的元器件质量

使用质量可靠并有稳定货源的元器件来组装系统。要注意以下几点：

１　尽量使用集成度高的组件，以减少元器件的个数。这样可减少器件间的连线和焊点数，从而大幅度降低系统的失效率；

２　认真做好元器件的筛选、老化处理，及时淘汰处于早期失效的不合格产品；

３　降频使用元器件有利于减轻器件的负载和降低其工作时的温升，也可避免因瞬间过载造成的过流过压冲击，减少偶然事故的发生。

２．３适当采用冗余的硬件结构

２．３．１两路并联冗余

串联支路中任一元器件失效都会造成整个系统的失效；而并联支路的冗余结构则有利于可靠性的提高。设单个元器件的可靠度为r＝0.70，则相同的两个元器件组成的并联支路，其可靠度为rs：

rs＝1－（1－r）·（1－r）＝1－＝0.91

可见，在较重要的地方采用并联冗余结构可以明显改善和提高可靠性。

２．３．３器、部件级或子系统级的待命储备冗余

在检出正处于工作状态的模块出现故障后，待命的冗余模块可按预定方案立即切换而投入工作，以保证系统正常、连续工作，替换下的故障模块可在脱离系统后进行修复，以便下次使用。对于比较通用的模块，采用这种待命储备的冗余结构，能够在成本增加不多的情况下，较好地改善系统的